Крепь подземных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21D11/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению горных выработок при разработке месторождений полезных ископаемых на глубоких горизонтах в условиях повышенного горного давления и интенсивного смещения пород.

Целью изобретения является повышение надежности крепи.

На фиг. 1 показана крепь, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - узел разрушения в сборе; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Крепь подземных выработок глубоких горизонтов содержит верхняк 1, боковые стойки 2, соединенные в узлах 3 податливости хомутами с планками и гайками 4. Узел разрушения боковых пород закреплен по периметру арки и включает неподвижный клин 5 статического разрыхления и откалывания пород с боковыми гранями б и отверстиями 7 в вершине клина 5 и подвижный клин 8 динамического разрушения пород, установленный внутри профиля верхняка 1 и боковых стоек 2 между боковыми гранями 6 неподвижного клина. 5 статического разрыхления и откалывания пород.

Лезвие 9 клина 8 динамического разрушения проходит через отверстие 7, а его хвостовик 10 пропущен через отверстие 11 в перемычке 12 и через отверстие 13 в днище профиля верхняка 1 и боковых стоек 2. В средней части клина 8 образовано утолщение 14, опирающееся на перемычку 12, закрепленную на стенке внутри профиля верхняка 1 и боковых стоек 2. Жесткое межрамное ограждение выполнено из сопрягающихся металлических желобов 15 и содержит в узле сопряжения желобов клин 16.

Узел разрушения пород изготавливают в шахтной мастерской или на ремонтном заводе отдельными секциями длиной 300- 500 мм. Закрепляют его по периметру верхняка 1 и боковых стоек 2 с помощью электросварки. Отверстия в верхняке 1 и боковых стойках 2 просверливают в шахтной мастерской. Верхняк 1 и боковые стойки 2 с закрепленными узлами разрушения пород устанавливают в проходческом забое в последовательности, определяемой соответствующими инструкциями. После установки двух соседних арок пространство между ними перекрываютжестким межрамным ограждением 17.

Работа крепи рассматривается применительно к большой глубине разработки в условиях незатухающей ползучести пород, что имеет место, когда напряжения в породах превышают их прочность. В указанных

условиях смещение пород кровли и боков происходят примерно с одинаковой скоростью. Возможны две схемы работы крепи. В условиях слабых пород крепь работает следующим образом.

Давление смещающихся пород передается на лезвие 9 клина 8. Когда напряжения в породах под кромкой лезвия 9 превысят предел прочности пород на раскалывание

0 (растяжение), произойдет разрушение пород на некоторую глубину. Куски разрушенных за счет раскалывания пород по желобам 15 межрамного ограждения 17 под действием сил собственного веса перемещаются

5 вниз и скапливаются на почве выработки. Куски пород значительных размеров дополнительно раскалываются клином 16 межрамного ограждения. При дальнейшем смещении кровли и боков выработки взаи0 модействие их с крепью не изменяется.

В условиях более прочных пород подвижный клин 8 внедряется в породы на некоторую глубину без их разрушения. При внедрении клина 8 в породы давление на

5 боковые грани 18 клина 8 постепенно увеличивается. Когда суммарная величина сил, действующих на грани 18 клина 8 вдоль его оси превысит упругость перемычки 12, то она прогнется и клин 8 сместится, а его

0 хвостовик 10 через отверстие 11 в перемычке 12 и через отверстия 13 в днище профиля верхняка 1 и боковых стоек 2 выдвинется в выработку. При утопленном в профиль поло5 жении клина 8 породы оказывают давление одновременно и на разрушающую кромку 19 клина 5. Под действием клина 5 породы разрыхляются и откалываются от массива. Наступает состояние равновесия системы

0 порода-крепь. Продолжительность равновесного состояния системы зависит от конкретных условий разработки.

При нарушении равновесия смещающиеся породы оказывают давление на лезвие

5 9 клина 8. Клин 8 через утолщение 14 передает давление на перемычку 12,а последняя на стенки спецпрофилей 1 и 2. Одновременно давление пород через разрушающую кромку 19 клина 5 передается на спецпро0 фили 1 и 2. Когда силы, действующие на профиль верхняка 1 и боковые стойки 2, превысят сопротивление в узлах податливости 3, произойдет проскальзывание верхняка 1 и стоек 2 в узлах податливости 3. За счет

5 проскальзывания высота крепи уменьшится и давление на крепь также уменьшится. Наступит новое состояние равновесия системы порода-крепь.

Чтобы не допустить уменьшения высоты крепи и выработки, породы за крепью разрушают, нанося удары по хвостовику 10

клина 8, который выдвинулся в выработку через отверстие 13 в днище профиля верх- няка 1 и стоек 2. Для уменьшения давления на крепь необходимо динамическое разрушение пород за крепью клином 8 за счет нанесения ударов отбойным молотком по хвостовику 10 клина 8. Куски отбитой клином 8 породы под действием сил собственного веса по желобам 15 межрамного ограждения 17 скатываются вниз и скапливаются на почве выработки.

Формула изобретения Крепь подземных выработок, включающая арки, состоящие из соединенных хомутами с планками и гайками стоек, верхняков и узлов разрушения, выполненных в виде

0

клиньев и расположенных по внешнему периметру арок, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности крепи, клинья закреплены на арках жестко, а узлы разрушения имеют расположенные внутри спецпрофилей арки перемычки и подвижные клинья с лезвиями, утолщениями и хвостовиками, причем в вершинах жестко закрепленных клиньев, перемычках и днищах спецпрофилей арки выполнены соосно отверстия для размещения подвижных клиньев, установленных лезвиями в отверстиях жестко закрепленных клиньев с возможностью взаимодействия их утолщений с перемычками.

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для крепления выработок. Цель изобретения - повышение надежности крепи. Крепь состоит из стоек и А-А верхняков, собранных в арки (А) с помощью хомутов с планками и гайками. По внешнему периметру А закреплены узлы разрушения. Последние состоят из жестко закрепленных на А клиньев (К) 6 и подвижных К 8. Подвижный К 8 своим лезвием 9 пропущен в отверстие 7 при вершине К 6, а хвостовиком 10 - в отверстие 13, выполненные в А. Внутри А помещена перемычка 12, с которой взаимодействует утолщение 14 на хвостовике К 8. При нагружении К 6 и 8 происходит разрушение пород и снижение за счет этого напряжения на контуре выработки. При значительной прочности пород К 8 хвостовиком 10 выступает внутрь А. Для дополнительного разрушения к К 8 прикладывают динамическую нагрузку. 4 ил. (Л

Фиг. 2.

IЬ

10

7J

Tl

flteJ